Растворенные газы

В воду переходят, например, кислород и азот. Проникая в глубь почвы, эти газы насыщают подземные воды.

Для снижения коррозионного разрушения металлов в промышленности предпринимают ряд мер. Вода, которая предназначена для использования в энергетических установках, проходит операцию деаэрации для удаления растворенных газов. В воду добавляют вещества, связывающие растворенный кислород (например, аммиак, морфолин или гидразин). Это токсичные вещества, имеющие жесткие значения ПДК, соответственно для каждого (мг/л) — 0,05, 0,04 и 0,0003. Последними исследованиями у гидразина выявлены канцерогенные свойства, поэтому он запрещен к применению в ряде стран. Широко используют ингибиторы — вещества, в присутствии которых значительно снижается скорость коррозии.

Вода из воздуха поглощает С02. В воздухе его содержание составляет 0,04 %. При этих условиях в дождевой воде концентрация растворенного С02 не превышает 1 мг/л. Однако как только дождевая вода проникает в почвенный покров, содержание в ней С02 становится в сотни раз больше за счет деятельности почвенных организмов, которые преобразуют органическую пищу в продукты окисления. Поэтому вода из скважин может содержать растворенный С02 в концентрации от десяти до нескольких сотен миллиграммов на литр.

Растворенный в воде С02 вступает в реакции с компонентами минералов, в результате образуется бикарбонат-ион НС03“:

В противоположность кислороду углекислый газ при попадании в воду взаимодействует с ней:

(5.3)

Соотношение тех или иных компонентов реакции (5.3) определяется величиной pH (рис. 5.1).

Как показывают данные рис. 5.1, при pH до 4,5 в растворе присутствует только растворенный оксид углерода(1У); при pH 4,5 — 8,0 в растворе находятся С02 и бикарбонат-ион НС03; при pH gt; 8,5 возрастает концентрация карбонат-ионов С03“, а при pH 12 она достигает 100%.

Для природной воды содержание С02 — один из важных параметров, который определяет карбонатное равновесие и характеризует карбонатную агрессивность воды.

Вода поверхностных источников, которая контактирует с атмосферой, содержит равновесные концентрации С02 и является стабильной. Вода, которую добывают из подземных скважин, может содержать избыточное количество С02. Такую систему называют неустойчивой. В ней возможно самопроизвольное протекание реакций, описанных схемами (5.1) и (5.2).

Рис. 5.1. Распределение соединений НС03 (a), HCOJ (б) и СО|" (в) в зависимости от pH

Оксид углерода(1У) содержится в воде как в свободном, так и связанном (в виде ионов НС03 и С03“) состоянии.

Если содержание С02 в воде больше его равновесной концентрации, то происходит растворение СаС03. Такую воду называют агрессивной. Она вызывает повышенную коррозию и способствует разрушению бетонных сооружений.

Вода, в которой наблюдается недостаток С02 по сравнению с равновесной концентрацией, вызывает распад карбонатных ионов и выделение твердой фазы карбоната кальция. При использовании такой воды существует опасность забивки трубопроводов.